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ソフトとハードを連携しハードウェア試作レスをめざす
統合解析ソリューション
パワーエレクトロニクス製品など複数の設計要素、複雑に影響しあうシステムの設計で「お困り」ではありませんか?
- • 製品仕様や設計方針の妥当性を試作前に検証したい。
- • パワーエレクトロニクス製品試作機の温度・ノイズの課題が解決できない。
- • 車載電源の設計･試作を実施したが、他社の製品に比べ温度が高く小型化の目処がたたない。
当社の「統合解析ソリューション」は、当社が持つノウハウを活用し、モデルベース開発手法を使用して、製品仕様の妥当性や熱・回路・強度・電磁界などの複数の設計要素の相互作用に関する技術的課題の解決を支援します。
統合解析ソリューションとは
モデルベース開発による仮想検証で実機確認のコストと時間を削減
上流行程での試作レス検証により全体工数の削減と品質向上を実現
従来、インバーターなどのコンポーネントをはじめとするパワーエレクトロニクス製品の開発は、デバイスや回路、制御、熱などの複数の設計要素が相互に、かつ複雑に影響し合うため、試作サンプルを制作して実機で相互作用の確認を行っていました。そのため、試作サンプルの制作コストや、設計の修正や改善が発生した場合の手戻りによるコストが課題となっていました。
当社は、ソフトウェア設計とハードウェア設計のそれぞれの分野にモデルベース開発を導入し、仮想環境での各設計要素の最適化に取り組んできました。さまざまな技術分野でモデルベース開発の導入を支援し、MILS*1、HILS*2による制御ソフトウェア開発や、CAE*3解析によるハードウェア開発では多くの実績があります。
「統合解析ソリューション」は、制御ソフトモデルとハードウェアの物理現象モデルを連携させ、複数の設計要素における相互作用を仮想環境で検証可能とするソリューションです。これまで培ってきたモデルベース開発とハードウェア解析の経験を生かして確立した「統合解析モデル」を用い、上流行程で、1DCAE*4と3DCAE*5を統合連携させた全体最適化解析を実施することにより、試作レスでの設計品質向上と下流工程での手戻りを削減し、全体の開発コストの増加を抑えます。
例：xEV向けインバータ・モータの『統合解析モデル』イメージ
*1 MILS:Model in the Loop Simulation *2 HILS:Hardware in the Loop Simulation *3 CAE:Computer Aided Engineering
*4 1DCAE:簡略化したモデルで迅速な解析 *5 3DCAE:3次元の詳細モデルで高精度な解析
解析活用コンサルティング
パワーエレクトロニクス製品ほか、さまざまな場面で、解析による設計コンサルティングを提供します。ご相談ください。
解析活用コンサルティングの代表事例
パワーエレクトロニクス分野に限らず、各分野の製品の、熱・回路・強度・電磁界などの課題を、解析を活用して解決した実績が多数あります。
| No | 技術課題 | 実施内容 | 使用ツール | お客様(Input) | 当社(Output) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | システム/パワーエレクトロニクス/熱 | スイッチング電源の コンセプト設計 |
LTspice Scideam Ansys Icepak/AEDT |
システムの目標仕様 | システムのコンセプト設計 |
| 2 | 回路/熱 | 車載用電源モジュール の小型化検討 |
LTspice Ansys Q3D Extractor® Ansys Icepak/AEDT |
回路図／パターン図／ 構造図面／温度測定結果 |
回路・熱解析結果 改善提案内容とその解析検証結果 |
| 3 | システム/パワーエレクトロニクス/熱 | 車載パワーエレクトロニクス機器の伝熱解析 | Ansys Q3D Extractor® Ansys Twin Builder Ansys Mechanical |
3Dモデル／回路図／回路入出力条件 | 回路解析および伝熱解析結果 |
| 4 | 熱流体 | ECUの熱流体解析 | Ansys Icepak/AEDT | 発熱条件／構造図面 | 解析結果と改善提案 |
| 5 | 流体 | 液体/気体の流体解析 | Ansys Fluent® | 物性条件／動作条件／3Dモデル | 流速分布／パスライン、改善提案 |
| 6 | 熱流体 | 電子機器内部の熱流体解析 | Ansys Icepak/AEDT | 発熱条件／冷却機構条件／3Dモデル | 冷却FAN配置 導風板などの最適化提案 |
| 7 | 熱/応力/過渡 | 温度衝撃熱応力解析 | Ansys Mechanical | 試験条件／構造図面 | 解析結果と改善提案 |
| 8 | 振動/応力 | 筐体の応力/固有値/過渡応答解析 | Ansys Mechanical | 拘束条件／振動条件／3Dモデル | 応力／固有値／過渡応答解析結果、補強提案 |
| 9 | 電磁界（アンテナ） | 通信端末のアンテナ特性 | Ansys HFSS™ | 回路図／パターン図／構造図面／ | 解析結果と改善提案 |
| 10 | 電磁界（アンテナ） | 車載アンテナ特性 | Ansys HFSS™ | 回路図／パターン図／構造図面／ | 解析結果と改善提案 |
対応事例
下記以外にも対応事例があります。お客様の課題に合わせてご紹介します。お気軽にお問い合わせください。
① EVインバーター開発支援
１Dモデルによる『統合解析』と３Dモデルによる『高精度熱解析』の併用で精度向上
【お客様の課題】
- パワーデバイスの温度上昇を考慮した回路定数・回路動作の最適化を試作前に行いたい
- 回路・基板パターン・筐体・バスバーなどの設計の最適化を試作前に行いたい
【解決策】
試作前に、『統合解析』と『高精度熱解析』によりパワーデバイスの回路定数・回路動作の最適化と回路・基板パターン・筐体・バスバーなどの設計の最適化を実現。また、当社のノウハウ活用と1D、3D解析の使い分けにより解析時間短縮と精度確保の両立を実現。
『統合解析』と『高精度熱解析』の概略図
